密码学：古典密码.-程序员宅基地

密码学：古典密码.

古典密码是密码学的一个类型，大部分加密方式是利用替换式密码或移项式密码，有时是两者的混合。古典密码在历史上普遍被使用，但到现代已经渐渐不常用了。一般来说，一种古典密码体制包含一个字母表(如A~Z)，以及一个操作规则或一种操作设备。古典密码是一类简单的密码体系，到了现代密码时代几乎不可信赖.

古典密码：线性映射.

（1）凯撒密码.

在古典密码中，凯撒密码是一种最简单且广为人知的加密技术。它是一种替换加密的技术，明文中的所有字母都在字母表上向后(或向前)按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如，当偏移量是3时，所有字母A将被替换成D、B变成E，以此类推。

下面是凯撒密码的加密和解密的公式，其中 X 为待操作的文本，n 为密钥 (即偏移量)

◆  En(x)=(x+n) mod26

◆  Dn(x)=(x-n) mod26

即使使用唯密文攻击，凯撒密码也是一种非常容易破解的加密方式。当我们知道(或者猜测》密文中使用了某个简单的替换加密方式，但是不确定是否为凯撒密码时，可以通过使用诸如频率分析或者样式单词分析的方法，就能从分析结果中看出规律，确定使用的是否为凯撒密码。

当我们知道(或者猜测)密文使用了凯撒密码，但是不知道其偏移量时，解决方法更简单。由于使用凯撒密码进行加密的字符一般是字母，因此密码中可能是使用的偏移量也是有限的。例如，使用26个字母的英语，它的偏移量最大是25(偏移量26等同于偏移量0，即没有变换)，因此通过穷举法可以轻易地进行破解。

（2）维吉尼亚密码

维吉尼亚密码 (Vigenere Cipher) 是使用一系列凯撒密码组成密码字母表的加密算法，属于多表密码的简单形式。在凯撒密码中，字母表中的每个字母都有一定的偏移，如偏移量为3时，A转换为了D，B转换为了E；而维吉尼亚密码由一些偏移量不同的凯撒密码组成。

其加密的过程非常简单，假设明文为: ATTACKATDAWN，密钥为LEMON。首先，循环密钥形成密钥流，使之与明文长度相同：

K= key1 + key2 + key3 + ...

即 LEMONLEMONLE; 然后根据每位秘钥对原文加密，如第1位密钥是L，对应第12个字母，那么偏移量则为12-1=11，对于第1位明文A，加密后的密文应为 (A+11) mod26，即L; 重复这个步骤就可以得到密文LXFOPVEFRNHR。

一般，破解维吉尼亚密码有一些固定的套路: 可以寻找密文中相同的连续字符串，则密钥长度一定为其间隔的因数，或者寻找 “ the ” “ lam ” 之类的特殊单词。当然，现在已经有现成的工具可以使用，遇到维吉尼亚密码可以直接使用在线工具求解：Vigenere

古典密码：固定替换

（1）培根密码

倍根密码(Bacon's Cipher)是由法兰西斯·培根发明的一种隐写术，加密时，明文中的每个字母都会转换成一组5个英文字母.

（2）猪圈密码

猪圈密码(Pigpen Cipher) 是一种以格子为基础的简单替代式密码。猪圈密码的符号与个字母的密码配对.

例如，若对明文“X marks the spot”进行加密.

古典密码：移位密码

（1）栅栏密码

栅栏密码是把要加密的明文分成每 N 个一组，然后把每组的第 1 个字符连起来，形成一段无规律的字符串。在加密时，假设明文为“wearefamily”，密钥为 “ 4 ”，先用密钥 “ 4 ” 将明文每 4 个字符分为组“wear || efam || ily”，然后依次取出每组第1、2、3个字母，组为“wei || efl || aay || rm”，再连接起来就可以得到密文“weieflaayrm“

（2）曲路密码

曲路密码的密钥其实是整个表格的列数和曲路路径，设明文为 “THISISATESTTEXT ”，先将文本填入矩阵.

再按预先约定的路径，从表格中取出字符，即可得到密文：ISTXETTSTHISETA

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